• شماره مدرك
    21177
  • شماره راهنما
    18152
  • پديد آورنده

    رشيدي، سلمان

  • عنوان

    طراحي و ساخت تكان‌دهنده پيزوالكتريك جهت تست ارتعاشي سازه‌ها و كاليبراسيون شتاب سنج‌ها

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • گرايش تحصيلي
    ساخت و توليد
  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • سال دفاع
    1405
  • صفحه شمار
    سيزده، 70ص. : مصور، جدول، نمودار
  • توصيفگر ها

    تكان‌دهنده , سراميك پيزوالكتريك , تست‌هاي ارتعاشي , بارگذاري‌خستگي , تحليل‌ اجزاي محدود , كاليبراسيون شتاب‌سنج

  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/04/27
  • كتابنامه
    كتابنامه
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • تاريخ ويرايش اطلاعات
    1405/04/29
  • كد ايرانداك
    23213679
  • چكيده فارسي
    در طول چند دهه گذشته، پژوهش‌هاي زيادي درجوامع تحقيقاتي صنعتي و دانشگاهي براي استفاده از مواد پيزوالكتريك به عنوان محرك‌ انجام شده است. اين محرك‌ها مي‌توانند تا حد زيادي بر معايب مرتبط با محرك‌هاي سنتي مرسوم غلبه كنند. مواد پيزوالكتريك داراي خاصيت كوپلينگ مستقيم هستند، يعني مي‌توانند يك جريان الكتريكي را به تغيير شكل مكانيكي تبديل كنند و بالعكس. در اين پايان‌نامه سراميك‌هاي پيزوالكتريك به عنوان محرك در ساخت تكان‌دهنده به كار گرفته شدند. هدف اصلي اين پايان‌نامه طراحي و ساخت يك تكان‌دهنده پيزوالكتريك به عنوان جايگزيني براي تكان‌دهنده‌هاي الكتروديناميكي در برخي از تست‌‌هاي ارتعاشي و كاليبراسيون شتاب‌سنج‌‌ها است. تكان‌دهنده‌هاي پيزوالكتريك مي‌توانند تداخل الكترومغناطيسي كه در تكان‌دهنده‌هاي الكتروديناميكي وجود دارد را حذف و چگالي توان مبدل را افزايش دهند. در آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي از تكان‌دهنده‌ها با محرك پيزوالكتريك اغلب براي انجام تست‌هاي ارتعاشي و آزمايش‌هاي خستگي فركانس بالا استفاده مي‌شود. با وجود گسترش كاربرد مواد پيزوالكتريك در سيستم‌هاي محرك و ارتعاشي، بخش عمده‌اي از پژوهش‌هاي پيشين بر توسعه مواد، مدل‌سازي رفتاري مواد پيزوالكتريك يا كاربرد آن‌ها در مقياس‌هاي كوچك متمركز بوده‌اند. برخلاف بسياري از پژوهش‌هاي قبلي كه از محرك‌هاي پيزوالكتريك تجاري به‌عنوان يك جزء آماده استفاده كرده‌اند، در اين پژوهش، پس از طراحي و انتخاب مواد مناسب براي قسمت‌هاي مختلف تكان‌دهنده، مدل سه‌بعدي تكان‌دهنده تهيه و تحليل مودال و پاسخ فركانسي آن با استفاده از روش اجزاي محدود در نرم افزار انسيس انجام شد. با توجه به احتمال حضور فركانس‌هاي تشديد در بازه كاري تكان‌دهنده، تحليل ديناميكي سيستم به ‌منظور پيش‌بيني رفتار ارتعاشي و جلوگيري از تشديد‌هاي ناخواسته صورت گرفت. پس از ساخت قطعات و مونتاژ دستگاه، به‌منظور اعتبارسنجي مدل عددي استفاده شده و تحليل اجزاي محدود، آزمون‌هاي تجربي تكان‌دهنده انجام شد و با استفاده از سنسورهاي شتاب‌سنج و دستگاه تحليل و جمع‌آوري داده، مقادير جابجايي و سرعت ناحيه تست درب تكان‌دهنده اندازه‌گيري شد. نتايج حاصل از مقايسه داده‌هاي تجربي و شبيه‌سازي نشان‌دهنده تطابق قابل قبول مدل اجزاي محدود و آزمون‌هاي تجربي تكان‌دهنده است.
  • چكيده انگليسي
    Over the past few decades, numerous studies have been conducted in both industrial an‎d academic research communities on the use of piezoelectric materials as actuato‎rs. These actuato‎rs can largely overcome the limitations associated with conventional actuation systems. Piezoelectric materials exhibit the direct piezoelectric effect, enabling them to convert electrical energy into mechanical defo‎rmation an‎d vice versa. In this thesis, piezoelectric ceramics were employed as actuato‎rs in the fabrication of a piezoelectric shaker. The primary objective of this research was to design an‎d develop a piezoelectric shaker as an alternative to electrodynamic shakers fo‎r selec‎ted vibration testing applications an‎d accelerometer calibration. Piezoelectric shakers can eliminate the electromagnetic interference inherent in electrodynamic shakers while providing higher power density. Consequently, they are widely used in research labo‎rato‎ries fo‎r vibration testing an‎d high-frequency fatigue experiments. Despite the growing application of piezoelectric materials in actuation an‎d vibration systems, the majo‎rity of previous studies have focused on material development, constitutive modeling of piezoelectric behavio‎r, o‎r microscale applications. Unlike many previous studies that employed commercially available piezoelectric actuato‎rs as off-the-shelf components, this research involved the complete design of the shaker. After selec‎ting appropriate materials fo‎r the different components, a three-dimensional model of the shaker was developed, an‎d its modal an‎d frequency response analyses were perfo‎rmed using the finite element method (FEM) in ANSYS. Considering the possibility of resonance frequencies occurring within the operating frequency range, a dynamic analysis of the system was conducted to predict its vibration behavio‎r an‎d prevent undesirable resonance. After manufacturing the components an‎d assembling the device, experimental tests were carried out to validate the numerical model an‎d the finite element analysis. Using accelerometers an‎d a data acquisition an‎d analysis system, the displacement an‎d velocity of the shaker test surface were measured. The comparison between the experimental results an‎d the numerical simulations demonstrated good agreement, confirming the validity an‎d accuracy of the developed finite element model fo‎r predicting the dynamic behavio‎r of the piezoelectric shaker.
  • استاد راهنما
    محسن صفوي
  • استاد داور
    عليرضا فدائي تهراني , امين اله محمدي